图4.31所示是直流电动机的基本工作原理图。在不动的磁极N，S中间放置电枢线圈，线圈两端分别联在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。将直流电源接在两电刷之间而使电流通入电枢线圈。电流方问应该是这样：N极下的有效边中的电流总是一个方向，而S极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样才能使两个边上受到的电磁力的方向一致，电枢因而转动。因此，当线圈的有效边从N(S)极下转到S(N)极下时，其中电流的方向必须同时改变，以使电磁力的方向不变。而这也必须通过换向片才得以实现。电磁力的方向由左手定则确定。
电枢电流
与每极磁通Ф相互作用，产生的电磁转矩为
(1)
式中
是与电机结构有关的常数。
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图1直流电动机的工作原理图 |
另外，当电枢在磁场中转动(转速为n)时，线圈中要产生感应电动势
(2)
式中
也是与电机结构有关的常数。
由右手定则可知，这个电动势的方向与电流或电源电压的方向相反，故是一反电动势(图1)。
图2是直流电机的组成部分。磁极上绕有励磁绕组，通入励磁电流
后产生磁通(如图3所示)。就励磁绕组和电枢绕组的连接方式而言，图4中的并励电动机和他励电动机是最常用的。它们只是联接上的不同，两者特性一样。运行时电压与电流间的关系都可用下列各式表示(
为电枢电阻)：
(2)
在电动机刚起动时，
，这时电枢电流很大。图中的电阻
用来限制起动电流，起动后将它逐段切除。
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图2 直流电机的组成部分 | 图3 直流电机的磁路 |
如果要电动机反转，必须改变电枢电流或励磁电流的方向。
在调速性能上直流电动机有其独特的优点。由式(1)和式(2)可得出
(3)
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(a)并励 | (b)他励 |
图4 直流电动机的接线图 | |
由上式可见，改变磁通Ф(即调节图4中的电阻
以改变励磁电流
)，或对他励电动机改变其电枢电压U，都可达到调速的目的。
必须注意，直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要接通，不能让它断开(起动时要满励磁)。否则，由于磁路中只有很小的剩磁，就可能发生：①电枢电流剧增；或②转速猛升。这都会使电动机遭受严重损坏。